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다단자형 직류전위차법을 이용한 반타원형배면 균열의 전위장 해석

전문가 제언: ○ 재료에 존재하는 균열을 비파괴로 평가하는 방법 중 하나인 직류전위차법은 측정 방법과 해석 방법이 쉽기 때문에 금속재료나 도체의 재료에 존재하는 균열분포나 균열의 형태, 크기, 깊이 등을 평가하는 데 이용되고 복합재료 중에 발생하는 결함이나 손상을 추정하는 데도 많이 이용되고 있다.

○ 재료를 더욱 안전하게 사용하고 신뢰성을 확보하기 위해서는 이미 손상된 재료에서 균열의 진전 상태를 계측할 수 있는 방법이 확립되어야 하고, 파괴 파라미터를 이용한 재료의 균열 진전에 대한 특성이 평가되어야 하기 때문에 균열의 길이나 깊이 및 형태에 대한 측정방법이 많이 연구되어 왔다.

○ 재료의 균열 측정은 크게 나누어 광학현미경을 이용한 육안 측정방법과 초음파, AE 또는 전기적 신호를 이용해서 구한 결과로부터 균열로 환산하는 간접적인 방법으로 구별할 수 있다. 대부분의 측정방법은 많은 수작업이 필요하고 특히 미세한 균열의 진전을 측정하는 데는 많은 시간과 어려움이 따르고 있다.

○ 이에 대해 전도체 시험재료에 일정한 전류를 흐르게 하여 균열의 길이나 크기에 따라 변하는 전위차로 추정하는 전기적 측정법이 있다. 이 전위차 측정법은 비교적 장치가 간단하고 미세한 균열의 길이 측정이 용이하기 때문에 균열길이를 직접 측정하기 어려운 고온영역 등에서 그 이용이 확대되고 있다.

○ 이 글에서도 다단자형 직류전위차법을 이용하여 금속평판의 배면 위에 존재하는 반타원형 균열의 위치, 크기, 형상과 평판의 두께를 추정하는 방법을 제안하고 이 방법의 타당성에 대해 검토하기 위해 유한요소법을 이용하여 그 결과데이터를 근거로 해석하였다. 해석한 결과 균열의 상태에 따라 오차가 있기는 하지만 전반적으로 양호함을 보여 제안방법의 타당성을 증명하였다. 향후에도 이와 같이 전위차, 광학현미경, 레이저 등을 이용한 다양한 방법의 재료균열측정 연구가 진행되어 더욱 신뢰성 있는 재료가 사용되기를 기대해 본다.

저자: Naoya Tada, Akira Funakoshi,Makoto Uchida and Hiroki Ishikawa
자료유형: 학술정보